布魯克海文國家實驗室（BNL）的物理學家們發現了一種全新的量子糾纏，這種詭異的現象可以跨越任何距離將粒子結合起來。在粒子對撞機實驗中，這種新的糾纏使科學家們能夠比以往任何時候都更詳細地觀察原子核內部。

一對粒子可以變得如此相互糾纏，以至於無論它們之間的距離有多遠，都不能脫離另一個來描述。更奇怪的是，改變一個粒子會立即引發其夥伴的變化，即使它在宇宙的另一端。這個被稱為量子糾纏的想法對我們來說是不可能的，因為我們是在經典物理學的領域裡。甚至愛因斯坦也對此感到不安，將其稱為”遠距離的幽靈行動”。然而，幾十年來的實驗一直支持它，它構成了量子計算機和網絡等新興技術的基礎。

通常情況下，對量子糾纏的觀察是在性質相同的一對光子或電子之間進行的。但現在，BNL團隊首次檢測到了一對正在進行量子糾纏的不同粒子。

這一發現是在布魯克海文實驗室的相對論重離子對撞機（RHIC）中進行的，該對撞機通過加速和粉碎金離子來探測早期宇宙中存在的物質形式。但研究小組發現，即使在離子沒有碰撞的情況下，也有很多東西可以從近距離的碰撞中學習。

布魯克海文實驗室相對論重離子對撞機中的探測器，在這裡發現了一種新型的量子糾纏

加速的金離子被小的光子云所包圍，當兩個離子相互靠近時，其中一個的光子可以捕捉到另一個內部結構的圖像，比以往任何時候都更詳細。這一點對物理學家來說就足夠吸引人了，但這只能發生在一種前所未有的量子糾纏形式下。

光子與每個離子核內的基本粒子相互作用，引發了一個級聯，最終產生了一對叫做”離子”的粒子，一個是正的，一個是負的。正如你可能記得的高中物理，一些粒子也可以被描述為波，在這種情況下，來自兩個負離子的波相互加強，而來自兩個正離子的波則相互加強。這推動了研究人員打造出只有一個正離子和一個負離子的波函數撞擊檢測器。

這表明每一對正負離子都是相互糾纏在一起的。該團隊說，如果它們不是這樣，撞擊探測器的波函數將是完全隨機的。因此，這是首次探測到不同粒子的量子糾纏。

一張圖說明了新發現的量子糾纏類型是如何被檢測到的。黃色的圓圈是金離子，藍色和粉色的圓圈分別是正離子和負離子。來自每個離子的電波加強了來自另一個離子的相同離子的電波，因此它們以兩個強烈的信號擊中了檢測器，在圖像的頂部被視為藍色和粉紅色電波的集中。這只有在來自每個離子的正負離子以一種以前未曾見過的形式進行量子糾纏時才能起作用。

說明新發現的量子糾纏類型是如何被檢測到的圖表。黃色的圓圈是金離子，藍色和粉紅色的圓圈分別是正離子和負離子。來自每個離子的電波加強了來自另一個離子的同一質子的電波，因此它們以兩個強烈的信號擊中了檢測器，在圖像的頂部被視為藍色和粉紅色電波的集中。這只有在每個離子的正負離子是量子糾纏的情況下才能起作用，其形式是以前沒有見過的。圖像來源/布魯克海文國家實驗室

“我們測量兩個流出的粒子，顯然它們攜帶的電荷是不同的，證明它們是不同的粒子，但是我們又看到了乾擾模式，表明這些粒子是糾纏在一起的，或者說是彼此同步的，儘管它們是可區分的粒子，”該研究的作者Zhangbu Xu說。

除了擴大我們對量子物理學的理解外，這一發現還能帶來新的技術，比如該團隊一直在使用的窺視金離子核內部的方法。

該研究發表在《科學進展》雜誌上。